CN117149898A - 一种混合维度太空态势可视化系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合维度太空态势可视化系统和方法，其中系统包括态势综合模块、墨卡托投影模块、态势分层显示模块、太空目标图层控制模块、态势导调控制模块；态势综合模块用于对需要可视化呈现的太空要素信息进行规则化处理，并融合形成具备图形化呈现功能的中台数据；墨卡托投影模块用于将太空场景进行分层后，以墨卡托地图投影的方式进行呈现；态势分层显示模块用于根据墨卡托地图上的精细程度对太空要素信息进行分层，在态势导调控制模块的支持下，实现介于2维和3维之间的不同精细程度的太空态势场景展示，最终获取一种新视角的数字太空场景及态势呈现方式。本发明优化了现有太空态势可视化方法存在的问题。

Description

一种混合维度太空态势可视化系统与方法
技术领域
本发明涉及太空态势可视化技术领域，特别涉及一种混合维度太空态势可视化系统和方法。
背景技术
目前，关于太空态势及目标的展示，通常采用二维地图或三维数字地球的方式进行展示，例如典型的系统有Google earth。
该技术体制暴露出以下技术短板：
（1）太空目标包括不同轨道的卫星、太空碎片等上亿个目标要素，采用二维显示方式会全部叠加在地图上、目标要素不清晰、场景繁多且不便于从视觉角度上提取关键目标信息。
（2）三维展示的方式虽然解决了二维地图展示维度单一的问题，实现了从其他视角对太空目标的呈现，但是在浩瀚的太空中，三维展示的方式距离感较差、无法通过屏幕准确的感知空间目标的相对关系、距离关系，导致从呈现的态势中无法准确提取关键目标的关键信息。
太空态势的可视化不仅仅是单个目标静态的呈现，还包括诸多运动中的目标独立运动、且相互关联关系较弱的杂乱运动趋势的综合呈现，因此清晰明了的态势呈现方式十分重要。
发明内容
为了解决现有问题，本发明提供了一种混合维度太空态势可视化系统与方法，具体方案如下：
一种混合维度太空态势可视化系统，包括态势综合模块、墨卡托投影模块、态势分层显示模块、太空目标图层控制模块、态势导调控制模块；
所述态势综合模块用于对需要可视化呈现的太空要素信息进行规则化处理，并融合形成具备图形化呈现功能的中台数据；
所述墨卡托投影模块用于将太空场景进行分层后，以墨卡托地图投影的方式进行呈现；
所述态势分层显示模块用于根据墨卡托地图上的精细程度对太空要素信息进行分层，在态势导调控制模块的支持下，实现场景切换、视角切换、时间控制，实现介于2维和3维之间的不同精细程度的太空态势场景展示，最终获取一种新视角的数字太空场景及态势呈现方式。
优选地，所述太空要素信息包括太空目标和太空目标的运行轨迹。
优选地，对太空场景进行分层是按照轨道的高度进行分层，且进行分层的原则为：300公里以下一个层，300公里以上，每400公里一个层，最高到37000公里。
优选地，基于述的混合维度太空态势可视化系统的可视化方法，包括以下步骤：
S1，启动处理程序，收集太空要素信息，作为多源输入信息；
S2，态势综合模块进行多源输入信息的规则化治理，并进行统一存储；
S3，态势综合模块对步骤S2中规则化治理后的多源输入信息进行关联融合，即多源输入信息与三维模型采用内连接的方式进行关联融合，生成新的态势信息和辅助数据，
S4，在态势控制导调模块的驱动下，进行态势可视化场景的构建，并以不同的操作者对不同态势关注点的不同，选择合适的态势呈现视角；
S5，驱动墨卡托地图投影模块对态势综合模块综合后生成的新的态势信息进行墨卡托投影场景中的位置、速度的要素计算；
S6，根据场景中需要查看的卫星的轨道高度，选择合适的轨道高度层级、将层级信息输出至态势信息分层显示模块；
S7，态势信息分层显示模块根据层级信息抽取符合该层级展示的态势信息进行综合处理；
S8，进行态势信息要素的查看，如果不符合要求，则驱动太空目标图层控制模块中的场景层级控制模块，重复执行步骤S6到步骤S7，直到态势信息完成合理的位置显示；
S9，确定态势视角。
优选地，步骤S1中所述多源输入信息包括目标信息、属性信息、任务信息、趋势信息。
本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机程序运行后，执行如上述任一项所述的方法。
本发明还揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述任一项所述的方法。
本发明的有益效果在于：
本发明通过研发一种混合维度的太空态势可视化系统与方法，优化现有太空态势可视化方法存在的问题。可以通过屏幕准确的感知空间目标的相对关系、距离关系，从呈现的态势中准确提取关键目标的关键信息。本发明适用于复杂的海量空间态势要素的展示。具有态势要素分层显示，支持多个轨道道面空间态势显示能力，系统以介于一种二维和三维之间的场景实现了视觉角度独特的态势呈现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为混合维度态势可视化方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明属于国内太空应用新技术，采用墨卡托地图投影和态势分层显示技术，将太空环境中诸多太空目标及目标的行动轨迹进行分层处理、计算出其在不同层级墨卡托地图上的投影参数，进行介于2维和3维之间的场景显示，实现一种混合维度太空态势可视化系统与方法。
一种混合维度太空态势可视化系统，包括态势综合模块、墨卡托投影模块、态势分层显示模块、太空目标图层控制模块、态势导调控制模块。
态势综合模块用于对需要可视化呈现的太空要素信息进行规则化处理，并融合形成具备图形化呈现功能的中台数据。其中，太空要素信息包括太空目标和太空目标的运行轨迹。
墨卡托投影模块用于将太空场景进行分层后，以墨卡托地图投影的方式进行呈现。其中，对太空场景进行分层是按照轨道的高度进行分层，且进行分层的原则为：300公里以下一个层，300公里以上，每400公里一个层，最高到37000公里。
态势分层显示模块用于根据墨卡托地图上的精细程度对太空要素信息进行分层，在态势导调控制模块的支持下，实现场景切换、视角切换、时间控制，实现介于2维和3维之间的不同精细程度的太空态势场景展示，最终获取一种新视角的数字太空场景及态势呈现方式。
一种基于述的混合维度太空态势可视化系统的可视化方法，包括以下步骤：
S1，启动处理程序，收集太空要素信息，作为多源输入信息；其中，多源输入信息包括目标信息、属性信息、任务信息、趋势信息。
S2，态势综合模块进行多源输入信息的规则化治理，并进行统一存储；规则化处理和其他方法相比，效率高，只需要基于关联融合的结果快速提取。
S3，态势综合模块对步骤S2中规则化治理后的多源输入信息进行关联融合，即多源输入信息与三维模型采用内连接的方式进行关联融合，生成新的态势信息和辅助数据；
S4，在态势控制导调模块的驱动下，进行态势可视化场景的构建，即采用墨卡托投影的方式，选好投影，将要素的空间位置信息归纳到该种投影方式的坐标系统中，并以不同的操作者对不同态势关注点的不同，选择合适的态势呈现视角；
S5，驱动墨卡托地图投影模块对态势综合模块综合后生成的新的态势信息进行墨卡托投影场景中的位置、速度的要素计算；
S6，根据场景中需要查看的卫星的轨道高度，选择合适的轨道高度层级、将层级信息输出至态势信息分层显示模块；
S7，态势信息分层显示模块根据层级信息抽取符合该层级展示的态势信息进行综合处理；
S8，进行态势信息要素的查看，如果不符合要求，即无法呈现出操作者想要呈现的内容和细节，则驱动太空目标图层控制模块中的场景层级控制模块，重复执行步骤S6到步骤S7，直到态势信息完成合理的位置显示；
S9，确定态势视角。
本发明适用于复杂的海量空间态势要素的展示。具有态势要素分层显示，支持多个轨道道面空间态势显示能力，系统以介于一种二维和三维之间的场景实现了视觉角度独特的态势呈现。
本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机程序运行后，执行如上述任一项的方法。
本发明还揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述任一项的方法。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟 (disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种混合维度太空态势可视化系统，其特征在于：包括态势综合模块、墨卡托投影模块、态势分层显示模块、太空目标图层控制模块、态势导调控制模块；
所述态势综合模块用于对需要可视化呈现的太空要素信息进行规则化处理，并融合形成具备图形化呈现功能的中台数据；
所述墨卡托投影模块用于将太空场景进行分层后，以墨卡托地图投影的方式进行呈现；
所述态势分层显示模块用于根据墨卡托地图上的精细程度对太空要素信息进行分层，在态势导调控制模块的支持下，实现场景切换、视角切换、时间控制，实现介于2维和3维之间的不同精细程度的太空态势场景展示，最终获取一种新视角的数字太空场景及态势呈现方式。
2.根据权利要求1所述的混合维度太空态势可视化系统，其特征在于：所述太空要素信息包括太空目标和太空目标的运行轨迹。
3.根据权利要求1所述的混合维度太空态势可视化系统，其特征在于，对太空场景进行分层是按照轨道的高度进行分层，且进行分层的原则为：300公里以下一个层，300公里以上，每400公里一个层，最高到37000公里。
4.基于权利要求1-2任一所述的混合维度太空态势可视化系统的可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，启动处理程序，收集太空要素信息，作为多源输入信息；
S2，态势综合模块进行多源输入信息的规则化治理，并进行统一存储；
S3，态势综合模块对步骤S2中规则化治理后的多源输入信息进行关联融合，即多源输入信息与三维模型采用内连接的方式进行关联融合，生成新的态势信息和辅助数据，
S4，在态势控制导调模块的驱动下，进行态势可视化场景的构建，并以不同的操作者对不同态势关注点的不同，选择合适的态势呈现视角；
S5，驱动墨卡托地图投影模块对态势综合模块综合后生成的新的态势信息进行墨卡托投影场景中的位置、速度的要素计算；
S6，根据场景中需要查看的卫星的轨道高度，选择合适的轨道高度层级、将层级信息输出至态势信息分层显示模块；
S7，态势信息分层显示模块根据层级信息抽取符合该层级展示的态势信息进行综合处理；
S8，进行态势信息要素的查看，如果不符合要求，则驱动太空目标图层控制模块中的场景层级控制模块，重复执行步骤S6到步骤S7，直到态势信息完成合理的位置显示；
S9，确定态势视角。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤S1中所述多源输入信息包括目标信息、属性信息、任务信息、趋势信息。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：介质上存有计算机程序，计算机程序运行后，执行如权利要求4至5中任一项所述的方法。
7.一种计算机系统，其特征在于：包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如权利要求4至5中任一项所述的方法。
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